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Precise orbit and baseline determination for maneuvering low earth orbiters

Ju, Bing und Gu, Defeng und Herring, Tom und Allende-Alba, Gerardo und Montenbruck, Oliver und Wang, Zengming (2017) Precise orbit and baseline determination for maneuvering low earth orbiters. GPS Solutions, 21 (1), Seiten 53-64. Springer. doi: 10.1007/s10291-015-0505-x. ISSN 1080-5370.

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Kurzfassung

Orbital maneuvers are usually performed as needed for low earth orbiters to maintain a predefined trajectory or formation-flying configuration. To avoid unexpected discontinuities and to connect pre- and postmaneuver arcs with a minimal set of parameters, a maneuver has to be considered in the routine GPS-based orbit determinations. We propose a maneuver handling method in a reduced-dynamic scheme. With the proper thrust modeling and numerical integration strategy, the effects caused by orbital maneuver can be largely eliminated. The performance for both single-satellite precise orbit determination (POD) and inter-satellite precise baseline determination (PBD) is demonstrated using selected data sets from the Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) mission. For the POD results, the orbit determination residuals indicate that the orbit with maneuver modeling is well fit to the GPS observations. The external orbit validation shows that the GRACE-B orbits obtained from our approach match the DLR reference orbits better than 3 cm (3D RMS), which is comparable to the result of the maneuver-free GRACE-A satellite. For the PBD results, on average 87 % of double-difference phase ambiguities can be resolved to integers and an RMS of the K-band ranging system residuals of better than 0.7 mm can be achieved, even though the orbital maneuver was performed on the spacecraft. Furthermore, the actual maneuver performance derived from the POD and PBD results provides rigorous feedback on the thruster system, which is not only beneficial for current maneuver assessment but also for future maneuver plans.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/100280/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Precise orbit and baseline determination for maneuvering low earth orbiters
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ju, BingNat. Univ. Def. Tech.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gu, DefengNat. Univ. Def. Tech.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Herring, TomMITNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Allende-Alba, GerardoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Montenbruck, OliverDLR/GSOCNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, ZengmingNat. Univ. Def. Tech.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2017
Erschienen in:GPS Solutions
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:21
DOI:10.1007/s10291-015-0505-x
Seitenbereich:Seiten 53-64
Verlag:Springer
ISSN:1080-5370
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Maneuver, Precise orbit determination, Precise baseline determination, LEOs, GPS
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Infrastruktur und Unterstützung für Raumflugbetrieb (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Raumflugbetrieb und Astronautentraining
Hinterlegt von: Montenbruck, Dr.rer.nat.hab. Oliver
Hinterlegt am:07 Dez 2015 14:05
Letzte Änderung:25 Jan 2017 15:51

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